بچه‌های کنجکاو: کهکشانها چگونه تشکیل می‌شوند؟
برای پاسخ به این سوال که کهکشانها چگونه شکل گرفته‌اند، باید در زمان تا نزدیک به تولد کیهان، نزدیک به 14 بیلیون سال پیش به عقب سفر کنیم. نکته مهم در مورد جهان این است که ما دقیقاً می‌توانیم این کار را انجام دهیم. از آنجایی که نور زمان می‌برد تا به ما برسد، وقتی به یک کهکشان دور نگاه می‌کنیم، آن را مانند گذشته می‌بینیم.
دورترین زمانی که می‌توانیم نگاه کنیم، 400000 سال پس از تولد کیهان است. اگر تاریخ جهان را به عنوان طول عمر یک فرد تصور کنیم، مانند نگاه کردن به 20 ساعت پس از تولد آنها است. آنچه می‌بینیم دیواری نورانی وجود دارد. این نور پس‌زمینه مایکروویو کیهانی است که از انفجار بزرگ عظیمی باقی مانده است که جهان را ایجاد کرد.
ایجاد ماده
بیگ بنگ ابتدا فضای فوق‌العاده‌ای ایجاد کرد و سه دقیقه بعد آن را با چیزهایی پر کرد – چیزی که ما آن را ماده می‌نامیم. اما این ماده به طور مساوی پخش نشد. به صورت رشته‌ها و گره‌هایی که «وب کیهانی» نامیده می‌شود، جمع شده بود. ما می‌توانیم اینها را در دیوار نورانی ببینیم – رنگ یکنواختی ندارد. توده‌های رنگی وجود دارد که منعکس کننده جایی است که ماده در کنار هم قرار گرفته است.
با سرد شدن جهان، گرانش شروع به کشیدن ماده به سمت آن توده‌ها کرد. در جایی که به اندازه کافی انباشته شد، گرانش واقعاً زیاد شد و ماده را به هم نزدیک کرد، تا اینکه اولین ستاره‌هایی متولد شدند که جهان را درخشان کردند. هر توده‌ای از ماده ستاره‌های بی‌شماری را ایجاد کرد.
ما نمی‌دانیم که آیا هر یک از این توده‌ها به یک کهکشان تبدیل شده‌اند یا اینکه آیا توده‌ها با هم ادغام شده و کهکشان‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند.
راز دیگری توسط سیاهچاله‌های کلان پرجرم اضافه شده است که در مرکز همه کهکشان‌های بزرگ کمین کرده‌اند. سیاهچاله‌ها مناطقی در فضا هستند که گرانش آنقدر قوی است که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن فرار کند. چهار میلیون برابر پرجرم‌تر از خورشید که در قلب کهکشان راه شیری ما قرار دارد. هر چه کهکشان بزرگتر باشد، سیاهچاله بزرگتری آن را احاطه کرده است. این امر به ما می‌گوید که باید ارتباط نزدیکی بین توسعه کهکشانها و این سیاهچاله‌ها وجود داشته باشد.
تصویر شبیه‌سازی شده کامپیوتری از یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز یک کهکشان. NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI), CC BY-NC-ND
با این حال، ما واقعا نمی‌دانیم که این سیاهچاله‌ها چگونه شکل گرفته‌اند. ما می‌دانیم که باید در تاریخ کیهان خیلی سریع اتفاق افتاده باشد. یک ایده این است که متراکم‌ترین توده‌های ماده ممکن است فرو ریخته و تبدیل به سیاهچاله شوند. دیگری این است که اولین ستارگانی که زندگی کرده و مرده‌اند، سیاهچاله‌ها را ترک کرده‌اند و سپس آنها با هم ادغام شده و به یک سیاهچاله بزرگ تبدیل شده‌اند.
معلوم می‌شود که اگر فکر می‌کنیم گرانش را درک می‌کنیم، باید خیلی بیشتر از آن چیزی که بتوانیم ببینیم در جهان ماده وجود داشته باشد. ستاره‌شناسان نام آن را “ماده تاریک” گذاشته‌اند. تصور می‌شود که شبکه کیهانی عمدتاً از ماده تاریک ساخته شده است. ما فکر می‌کنیم که کهکشانها معمولاً از ماده تاریک بیشتری نسبت به ماده معمولی تشکیل شده‌اند و حتی بیشتر در بین کهکشانها وجود دارد. اگر این درست باشد، ماده تاریک باید تأثیر زیادی بر شکل‌گیری کهکشانها داشته باشد، اما ما دقیقاً نمی‌دانیم چگونه این اتفاق می‌افتد.
ایجاد گروه‌هایی از ستارگان از ماده تولید شده توسط بیگ بنگ پایان ماجرا نیست. کهکشان راه شیری را به عنوان یک مثال معمولی در نظر بگیرید. قدیمی‌ترین ستاره‌های کهکشان در هاله‌ای گسترده شده‌اند. این ستارگان تقریباً به طور کامل از اولین بلوکهای سازنده کیهان – هیدروژن و هلیوم – ساخته شده‌اند.
نزدیک به مرکز کهکشان و در یک دیسک صاف در اطراف آن، ستارگان اغلب حاوی عناصر بسیار بیشتری مانند کربن و اکسیژن هستند. این ستاره‌ها از خاکستر ستارگان منفجر شده تشکیل شده‌اند که آن عناصر را ایجاد کرده‌اند. علاوه بر ستاره‌های جدید، این عناصر سیاره‌هایی مانند زمین ما را تشکیل دادند.
کهکشان راه شیری از دو جهت هنوز در حال رشد است. در واقع ماده زیادی در بین کهکشانها وجود دارد. هنگامی که دمای این ماده سرد می‌شود، می‌تواند بر روی کهکشان راه شیری بریزد و به شکل‌گیری ستارگان جدید کمک کند. همچنین، کشش گرانش کهکشان راه شیری به این معنی است که کهکشان‌های کوتوله کوچک را می‌بلعد.
در نهایت، تمام این فرآیندها از بین خواهند رفت و کهکشان راه شیری به کهکشانی از ستاره‌های قدیمی و قرمز تبدیل می‌شود.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Curious Kids: how are galaxies formed?
November 25, 2021 12.20pm GMT
https://theconversation.com/curious-kids-how-are-galaxies-formed-171907